[发明专利]一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网设备可靠性测试技术领域，尤其涉及一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法。

背景技术

传统能源日益短缺、环境污染日益严重等问题正推动着传统电网向智能电网的转变，智能电网能为经济社会提供安全、高效、清洁、友好的电力服务，自2009年国家电网公司提出建设统一的坚强智能电网的发展目标以来，智能电网在中国得到了迅猛发展。

作为数字计量系统中，电流互感器是重要组成部分之一，尤其是具有高准确度的Rogowski线圈电流互感器，而对输出信号的积分运算是高准确度Rogowski线圈电流互感器信号处理过程中很重要的一个环节，高准确度Rogowski线圈电流互感器离不开高准确度、高稳定性的积分器设计。模拟积分电路实现起来相对简单，但易受模拟器件分散性、温漂和零漂等因素的影响，尽管有一些改进的措施，但并不能从根本上解决这些问题，改进的积分电路性能也不是十分稳定。所以，模拟积分器在长时间的运行中很难达到高精度的要求，因而许多研究人员开始研究数字积分算法。

然而，现有的数字积分算法如矩形积分算法、梯形积分算法、Simpson积分算法及Al-Alaoui积分算法，并不能直接用于Rogowski线圈信号的积分还原。因为Rogowski线圈输出信号经信号调理和A/D采样后，其模数信号变换过程中会含有直流分量，即使很微小的直流偏移，由于积分的累加作用，随着时间的推移，会使得数字积分输出为无穷。其次，积分的初相位如果不为90°或-90°，会引起数字积分输出直流偏移。因此，数字积分不能直接取代传统的模拟积分器应用于Rogowski线圈互感器。

针对这些问题，本发明提出一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法。

本发明提出的一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法，其应用于Rogowski线圈电流互感器的信号处理，包括以下步骤：

S1，Rogowski线圈信号输出经过A/D转换器进行数据变换，变换后的信号中含有直流分量；

S2，采用改进Al-Alaoui积分算法对该信号进行积分处理；

S3，低通滤波器将Al-Alaoui积分后的信号进行低通滤波，把经信号调理和A/D采样后，模数信号变换过程中含有的直流分量提取出来；

S4，将提取的直流分量通过PID控制器调整，反馈至改进Al-Alaoui积分的输入端，将输入信号中的直流分量减去；

S5，改进Al-Alaoui积分算法对Rogowski线圈输出交流信号进行积分，还原一次被测信号波形。

优选地，所述S2中，改进Al-Alaoui积分算法具体为：以Al-Alaoui数字积分为基础，通过将采样频率加倍，并加入一个新的分数延时因子，使得Al-Alaoui数字积分的幅值误差和是相位误差得到降低。

优选地，PID控制器连接A/D转换器、数字积分、低通滤波器、直流含量分析模块。

本发明中，当积分器输入数字信号存在直流偏移或者积分初相位不为90°或-90°时，该新型数字积分算法均能识别积分后的直流偏移，并通过一定的调整方法，将输出信号直流偏移减为0。经仿真分析和实际应用，证实本发明设计的新型数字积分算法能很好地应用于Rogowski线圈互感器。

附图说明

图1为本发明中的理想积分和Al-Alaoui积分的幅值和相位响应图；

图2为本发明中改进的Al-Alaoui数字积分与理想积分之间的幅值误差示意图；

图3为本发明中改进的Al-Alaoui数字积分与理想积分之间的相位误差示意图；

图4为本发明提出的一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法的设计原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

参照图1-4，本发明提出的一种基于直流偏移分析和负反馈控制的数字积分算法，其应用于Rogowski线圈电流互感器的信号处理，包括以下步骤：

S1，Rogowski线圈信号输出经过A/D转换器进行数据变换，变换后的信号中含有直流分量；

S2，采用改进Al-Alaoui积分算法对该信号进行积分处理；

S3，低通滤波器将Al-Alaoui积分后的信号进行低通滤波，把经信号调理和A/D采样后，模数信号变换过程中含有的直流分量提取出来；